Vpliv dodatkov na sintran silicijev karbid

Breztlačno sintran silicijev karbid velja za najbolj obetavnega sintranega silicijevega karbida, s postopkom breztlačnega sintranja pa je mogoče pripraviti kompleksne oblike in velike velikosti keramike iz silicijevega karbida. Glede na mehanizem sintranja lahko to vrsto sintranega silicijevega karbida nadalje razdelimo na sintranje v trdni fazi in sintranje v tekoči fazi. β-SiC, ki vsebuje sledove SiO, se lahko sintra pri atmosferskem tlaku z dodajanjem B in C. Ta metoda znatno izboljša kinetiko sintranja silicijevega karbida. B, dopiran z ustrezno količino B, se med sintranjem nahaja na mejah zrn SiC in delno tvori trdno raztopino s SiC ter tako zmanjša energijo na mejah zrn SiC. Dopiranje zmerne količine prostega C je koristno za sintranje v trdni fazi, ker je površina SiC običajno oksidirana z majhno količino generacije SiO, dodatek zmerne količine C pa pomaga, da se film SiO na površini SiC zmanjša in odstrani, s čimer se poveča površinska energija. Vendar pa bo imelo sintranje v tekoči fazi negativen učinek, ker bo C reagiral z oksidnimi dodatki in ustvaril plin, kar bo povzročilo nastanek velikega števila odprtin v keramičnem sintranem telesu in vplivalo na proces zgoščevanja. Čistost, finost in fazna sestava surovine so zelo pomembni v procesu sintranja silicijevega karbida.S.Proehazka je sintral silicijev karbid z gostoto, večjo od 98%, pri 2020 °C pod atmosferskim tlakom, tako da je ultrafinemu prahu β-SiC (ki vsebuje manj kot 2% kisika) hkrati dodal ustrezne količine B in C. Vendar sistem SiC-B-C spada v kategorijo sintranja v trdni fazi, ki zahteva visoko temperaturo sintranja in nizko lomno žilavost, način lomljenja je tipičen lom skozi kristal, groba zrna in slaba enakomernost. Tuje raziskave na področju SiC se osredotočajo predvsem na sintranje v tekoči fazi, tj. z določenim številom dodatkov za sintranje, pri nižji temperaturi, da se doseže zgoščevanje SiC. Pri sintranju SiC v tekoči fazi se temperatura sintranja v primerjavi s sintranjem v trdni fazi ne le zniža, temveč se izboljša tudi mikrostruktura, zato se lastnosti sintranega telesa izboljšajo v primerjavi z lastnostmi sintranega telesa v trdni fazi.
M. Omori in drugi so za gosto sintranje SiC uporabili okside redkih zemelj, pomešane z AlO ali boridi. Suzuki pa je sintral SiC samo z AlO kot dodatkom pri približno 2000 °C. A. Mulla in drugi so sintrali 0,5 μm β-SiC (z majhno količino SiO na površini delcev) z AlO in YO kot dodatki pri ,1850-1950 °C in dobili relativno gostoto keramike SiC, ki je bila večja od 95% teoretične gostote, zrna pa so bila drobna, s povprečno velikostjo 1,5 μm.
Mikrostruktura keramike iz silicijevega karbida ima groba zrna in paličasto strukturo z dobro lomno žilavostjo. Paličasta zrna povečajo lomno žilavost, hkrati pa zmanjšajo trdnost keramike iz silicijevega karbida. Da bi dosegli boljšo trdnost in žilavost ter hkrati znižali temperaturo sintranja, so bili opravljeni številni poskusi za izboljšanje lastnosti tega sintranega silicijevega karbida s prilagajanjem sestave steklene faze z različnimi dodatki. Med postopkom sintranja sta uvedba tekoče faze na meji zrn in edinstvena medfazna struktura povzročila oslabitev medfazne strukture, lom materiala pa se je spremenil v popoln način loma vzdolž kristala, kar je znatno povečalo trdnost in žilavost materiala. Ker pa uporaba dodatka AlO ustvarja steklasto fazo z nizkim tališčem in visoko hlapnostjo, ki pri višjih temperaturah močno hlapi, kar povzroča izgubo mase materiala in negativno vpliva na zgoščevanje materiala, je treba ustrezno povečati masni delež AlO v dodatku.